大數(shù)據(jù)時(shí)代提高生物專業(yè)研究生科研創(chuàng)新實(shí)踐能力教學(xué)改革探索

郝愛平+國會(huì)艷+薛巨坤+宗憲春+任如意

摘 要：該文針對(duì)地方本科院校研究生生物信息學(xué)課程設(shè)置存在的一些問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式等幾方面提出對(duì)于該課程進(jìn)行改革和建議，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新實(shí)踐能力的研究生人才提供參考。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；研究生；創(chuàng)新實(shí)踐能力

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）17-0140-02

Abstract：Aiming at some problems of local college students bioinformatics courses exist，from the aspects of teaching content，teaching methods and assessment methods，suggestions are put forward for providing reference for the curriculum reform，the training of innovative practice ability of students.

Key words：Bioinformatics；Graduate student；Innovative practice ability

生物信息學(xué)（bioinformatics）是20世紀(jì)80年代未隨著人類基因組計(jì)劃（Human genomeproject）的啟動(dòng)而興起的一門新的交叉學(xué)科[1]。它涉及生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程學(xué)，依賴于計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，依賴于生物實(shí)驗(yàn)和衍生數(shù)據(jù)的大量儲(chǔ)存。生物信息學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，是多學(xué)科之間的交叉領(lǐng)域。隨著基因組學(xué)的不斷深入研究和高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的大量涌現(xiàn)，生命科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組以及代謝組等生物信息數(shù)據(jù)正呈爆炸性增長[2-3]。在大數(shù)據(jù)背景下運(yùn)用生物信息學(xué)技術(shù)來分析數(shù)據(jù)并解決實(shí)際問題顯得尤為重要，這就需要越來越多的生物信息學(xué)人才，尤其是研究生來參與這項(xiàng)工作。本文以提高研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力為角度，結(jié)合生物大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)，針對(duì)目前生物類專業(yè)研究生生物信息學(xué)教學(xué)中存在的問題提出自己的建議和方法，供大家借鑒。

1 《生物信息學(xué)》課程中存在的問題

目前，我國大多數(shù)高校都在研究生階段開設(shè)了《生物信息學(xué)》課程，通過對(duì)大多數(shù)院校調(diào)查發(fā)現(xiàn)該門課程開設(shè)過程中存在以下問題：（1）生物類研究生本科背景存在一定差異，部分學(xué)生在本科高年級(jí)階段就已經(jīng)學(xué)過《生物信息學(xué)》這門課程，有些學(xué)生沒有學(xué)過該門課程，但是具有相關(guān)分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；還有一部分跨專業(yè)學(xué)生沒有相關(guān)課程基礎(chǔ)。（2）教材相對(duì)滯后，由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展和數(shù)據(jù)更新速度太快，導(dǎo)致書籍印刷時(shí)一些網(wǎng)址和軟件介紹就已經(jīng)落后，無法滿足教學(xué)要求。（3）教師教學(xué)方式還是以填鴨式為主，于本科教學(xué)方式毫無差異。（4）課程上機(jī)實(shí)踐學(xué)時(shí)較少，學(xué)生難以理解和消化所學(xué)內(nèi)容，實(shí)際解決問題的能力較差。因此，有必要結(jié)合本校實(shí)際情況對(duì)研究生《生物信息學(xué)》課程進(jìn)行改革，提高研究生的科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

2 改革《生物信息學(xué)》教學(xué)模式，提高研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力

2.2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置改革 教師可以參考不同的教材和網(wǎng)絡(luò)最新軟件使用方法，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，可以按照3個(gè)模塊完成《生物信息學(xué)》教學(xué)安排。第一個(gè)模塊為基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)軟件使用方法介紹，包括生物信息學(xué)發(fā)展歷史介紹、常用數(shù)據(jù)庫檢索、引物設(shè)計(jì)、核酸和蛋白質(zhì)序列分析、分子進(jìn)化和RNA分析等。第二個(gè)模塊為生物信息學(xué)實(shí)例應(yīng)用，可以包括對(duì)某個(gè)基因序列從下載到設(shè)計(jì)引物再到功能預(yù)測(cè)，或者對(duì)某個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行理化性質(zhì)、跨膜區(qū)、二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)和分析等練習(xí)。第三個(gè)模塊為生物信息學(xué)前沿課題介紹，包括最新的轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析方面的知識(shí)。并且針對(duì)生物專業(yè)背景研究生要減少程序和算法的講解，而以實(shí)際操作講解為主。同時(shí)，教師還要考慮不同背景的學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異，對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生要增加其自修內(nèi)容并給予必要的指導(dǎo)。

2.2.2 教學(xué)方式改革 在大數(shù)據(jù)背景下，互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，開展多元化教學(xué)模式，取消傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，提高課堂教學(xué)效果[4]。一般研究生開設(shè)《生物信息學(xué)》課程都是小班授課，相對(duì)于本科生來說上課人數(shù)比較少，因此教師要多問少講，給學(xué)生探索知識(shí)的時(shí)間。教師在上課前要精心準(zhǔn)備問題，可以按照不同專業(yè)把學(xué)生分成研究小組，每堂課通過提問和講解問題的形式完成教學(xué)目標(biāo)，每個(gè)小組每堂課要求交一份實(shí)踐報(bào)告，小組內(nèi)成員輪流完成。

2.2.3 考核方式改革 大多數(shù)研究生的《生物信息學(xué)》這門課都是作為選修課開設(shè)的，因此該門課的考核方式可以區(qū)別于傳統(tǒng)的試卷考試，考核方式可以靈活多樣，以考察學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力為主。建議每個(gè)小組課堂實(shí)踐報(bào)告占總成績30%，學(xué)生根據(jù)自己的科研課題方向應(yīng)用生物信息學(xué)方法完成的綜合論文占總成績的60%，平時(shí)個(gè)人表現(xiàn)占總成績的10%。這樣的考核方式比較適合于研究生的考核，既可以在平時(shí)鍛煉學(xué)生們的合作實(shí)踐能力，也可以通過綜合論文撰寫鍛煉他們的科研創(chuàng)新能力。

2.2.4 軟硬件設(shè)施完善保證教學(xué) 由于數(shù)據(jù)激增，生物信息學(xué)的新算法和新軟件更新發(fā)展十分迅速，因此對(duì)于研究生教學(xué)來說，為提高學(xué)生的科研創(chuàng)新和與實(shí)際工作接軌的實(shí)踐能力，學(xué)校應(yīng)該在軟硬件方面加大投入力度。一方面應(yīng)該鼓勵(lì)和支持中青年教師到生物信息學(xué)實(shí)力比較強(qiáng)的高校和科研院所學(xué)習(xí)和進(jìn)修；或者參加知名生物公司的生物信息學(xué)方面的培訓(xùn)，來增強(qiáng)自身的能力和對(duì)前沿知識(shí)的把握；另一方面學(xué)校應(yīng)該加大現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)教室建設(shè)投入，配備一流的多媒體設(shè)備，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和教師講課的需要。

3 結(jié)語

總之，隨著高通量技術(shù)的開發(fā)，使得各生物大數(shù)據(jù)庫呈指數(shù)級(jí)的增長[5]。大數(shù)據(jù)背景下的生物信息學(xué)作為新型前沿性交叉學(xué)科，通過課程改革形成完善的人才培養(yǎng)模式對(duì)學(xué)科進(jìn)一步發(fā)展意義重大。研究生教育是培養(yǎng)高層次人才的主要途徑，創(chuàng)新實(shí)踐能力是衡量研究生教育質(zhì)量的重要指標(biāo)[6]。因此，本文針對(duì)地方本科院校研究生生物信息學(xué)課程設(shè)置存在的一些問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式等幾方面提出對(duì)該課程進(jìn)行改革和建議，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新實(shí)踐能力的綜合人才提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]胡瑞峰，邢小燕，孫桂波，等.大數(shù)據(jù)時(shí)代下生物信息技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景[J].藥學(xué)學(xué)報(bào)，2014，49（11）：1512?1519.

[2]李廣林.大數(shù)據(jù)背景下的生物信息學(xué)教學(xué)探索[J].教育教學(xué)論壇，2015，7（29）：210-211.

[3]張亮，李玲，單莉婭，等.大數(shù)據(jù)背景下關(guān)于醫(yī)學(xué)研究生生物信息學(xué)課程改革的思考[J].醫(yī)學(xué)教育研究與實(shí)踐，2016，24（6）：919-921.

[4]郝峰，鄭鍇，許會(huì)靜，等.大數(shù)據(jù)背景下生物信息學(xué)課程教學(xué)的 SWOT 分析[J].管理觀察，（25）：129-131.

[5]徐振江.大數(shù)據(jù)：微生物組學(xué)及其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].J South Med Univ，2015，35（2）：159-162.

[6]衰榴娣，李新榮，汪道涌，等.基于創(chuàng)新能刀培養(yǎng)的研究生“高級(jí)生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)”課程體系的構(gòu)建[J].醫(yī)學(xué)研究雜志，2009，38（12）：135-136.

（責(zé)編：徐煥斗）endprint